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C語(yǔ)言宏函數(shù)container of()簡(jiǎn)介

 更新時(shí)間:2021年12月18日 16:05:39   作者:叨陪鯉  
這篇文章介紹了C語(yǔ)言宏函數(shù)container of(),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

在linux 內(nèi)核編程中,會(huì)經(jīng)常見到一個(gè)宏函數(shù)container_of(ptr,type,member), 但是當(dāng)你通過追蹤源碼時(shí),像我們這樣的一般人就會(huì)絕望了(這一堆都是什么呀? 函數(shù)還可以這樣定義??? 怎么還有0呢??? ?哎,算了,還是放棄吧。。。)。 這就是內(nèi)核大佬們厲害的地方,隨便兩行代碼就讓我們懷疑人生,凡是都需要一個(gè)過程,慢慢來(lái)吧。

其實(shí),原理很簡(jiǎn)單: ?已知結(jié)構(gòu)體type的成員member的地址ptr,求解結(jié)構(gòu)體type的起始地址。

type的起始地址 = ptr - size (這里需要都轉(zhuǎn)換為char *,因?yàn)樗鼮閱挝蛔止?jié))。

到此,該函數(shù)已經(jīng)講完,是不是很簡(jiǎn)單??? 其實(shí)也不是,這里并沒有提到size如何計(jì)算,而令我們頭暈的正是這里。

好吧,先上container of函數(shù)原型:

#define container_of(ptr, type, member) ({              \         
const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \         
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

其次為 offserof 函數(shù)原型:

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

怎么樣,是不是很炫? ?好吧,下面開始揭開面紗:

(一)0 指針的使用 ? ?(自己給的名字,不知有木問題)

讓事實(shí)說話:

#include<stdio.h>
 
struct test
{
	char i ;
	int j;
	char k;
};
 
int main()
{
	struct test temp;
	printf("&temp = %p\n",&temp);   
	printf("&temp.k = %p\n",&temp.k);
	printf("&((struct test *)0)->k = %d\n",((int)&((struct test *)0)->k));
 
}

編譯運(yùn)行,可以得到如下結(jié)果:

&temp = 0xbf9815b4
&temp.k = 0xbf9815bc
&((struct test *)0)->k = 8

什么意思看到了吧,自定義的結(jié)構(gòu)體有三個(gè)變量:i,j,k。 因?yàn)橛凶止?jié)對(duì)齊要求,所以該結(jié)構(gòu)體大小為4bytes * 3 =12 bytes. ? 而&((struct test *)0)->k 的作用就是求 k到結(jié)構(gòu)體temp起始地址的字節(jié)數(shù)大?。ň褪俏覀兊膕ize)。在這里0被強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為struct test *型, 它的作用就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針,就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針,就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針, 而&((struct test *)0)->k ?的作用便是求k到該起始指針的字節(jié)數(shù)。。。其實(shí)是求相對(duì)地址,起始地址為0,則&k的值便是size大小(注:打印時(shí)因?yàn)樾枰停杂袀€(gè)int強(qiáng)轉(zhuǎn))所以我們便可以求我們需要的 size 了 ?。 好吧,一不小心把 offsetof() 函數(shù)的功能給講完了:::

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

這次再看就順眼了吧(底層為什么是這樣我還是不懂。。。只知道這樣確實(shí)可以) , ?所以offsetof()的作用就是求我們夢(mèng)寐以求的size, 并以size_t形式返回(size_t: 無(wú)符號(hào)整型)。

(二)內(nèi)核編程的嚴(yán)謹(jǐn)性

#define container_of(ptr, type, member) ({              \         
const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \         
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

這里我們只看第二行:

const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);  

它的作用是什么呢? 其實(shí)沒什么作用(勿噴勿噴,讓我把話說完),但就形式而言 _mptr = ptr, ?那為什么要要定義一個(gè)一樣的變量呢??? 其實(shí)這正是內(nèi)核人員的牛逼之處:如果開發(fā)者使用時(shí)輸入的參數(shù)有問題:ptr與member類型不匹配,編譯時(shí)便會(huì)有warnning, 但是如果去掉改行,那個(gè)就沒有了,而這個(gè)警告恰恰是必須的(防止出錯(cuò)有不知道錯(cuò)誤在哪里)。。。這嚴(yán)謹(jǐn)性可以吧

typeof( ((type *)0)->member )

它的作用是獲取member的類型僅此而已。至此基本結(jié)束

(三) 總結(jié)

container_of(ptr, type,member)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)包括兩部分:

  • 1.判斷ptr 與 member 是否為同意類型
  • 2.計(jì)算size大小,結(jié)構(gòu)體的起始地址 = (type *)((char *)ptr - size) ? (注:強(qiáng)轉(zhuǎn)為該結(jié)構(gòu)體指針)

現(xiàn)在我們知道container_of()的作用就是通過一個(gè)結(jié)構(gòu)變量中一個(gè)成員的地址找到這個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的首地址。

container_of(ptr,type,member),這里面有ptr,type,member分別代表指針、類型、成員。

到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言宏函數(shù)container of()簡(jiǎn)介的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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